强化传热技术及新型热交换器
(完整)管壳式换热器强化传热技术概述
管壳式换热器强化传热技术概述马越中国矿业大学化工学院,江苏徐州，221116摘要:总结了近年来国内外新型管壳式换热器的研究进展，从管程、壳程、管束三方面介绍了管壳式换热器的发展历程、结构改进及强化传热机理,并与普通弓形折流板换热器进行对比，概括了各式换热器的强化传热特点。
最后指出了换热器的研究方向。
关键词:管壳式换热器；强化传热;研究方向Overview of the Shell and Tube Heat Exchangers about Heat TransferEnhancement TechnologyMA YueCUMT,Xuzhou，jiangsu，221116Abstract:Abstract : The research progress of shell and tube heat exchanger were summarized. The development structural improvement and heat transfer enhancement of the heat exchangers were introduced through three aspects e. g. tube pass shell pass and the whole tub bundle etc. Compared with the traditional segmental bame heat exchanger various types of heat exchangers'characteristics about heat transfer enhancement were epitomized。
At last，the studying directions of heat exchangers were pointed out.Key words：shell and tube heat exchanger;heat transfer enhancement；studying direction1引言《“十二五”节能减排综合性工作方案》明确提出,到2015年,全国万元国内生产总值能耗下降到0。
强化传热技术(研究生用)
导热及其强化 电子产品散热：导热（+电绝缘）。导热胶粘剂，特别适合
于不规则形状界面。
一、导热及其强化
小结
1）减少导热热阻：使用导热系数较高的材料作 为导热介质。如纯银、纯铜、纯铝等。 2）减少接触热阻：.a. 提高接触表面光洁度或 增加物体间的接触压力，以增加接触面积；b.在 接触面之间充填导热系数较高的气体（如氦气）； c.在接触表面上用电化学方法添加软金属涂层或 加软金属垫片。 3）导热胶粘剂的应用。
二、辐射换热及其强化
固体微粒对辐射换热强化的程度，与微粒在 气流中的载荷比（＝微粒质量流量与气体质 量流量之比）、微粒尺寸及其传热特性、气 流运动状况以及流道几何形状等因素有关。
二、辐射换热及其强化
2.光谱选择性辐射表面：某些光谱选择性辐射 表面能够比较完全地吸收来自高温物体短波长 的辐射能，同时在自身较低温度下（因而辐射 波长较大）保持不高的发射率，所以可获得较 大的净辐射能。
传热的三种方式 传热的三种方式
1. 导热：物体各部分之间不发生相对位移时， 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运 动而产生的热量传递称为导热（或热传导）。 2. 对流：由于流体的宏观运动，使流体各部分 之间发生相对位移、冷热流体相互掺混，从而 引起的热量传递称为对流。 3.热辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称 为辐射。物体会因各种原因发出辐射能，其中 因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
二、辐射换热及其强化
3利用热辐射特性减少能量损失：多孔体应用。
炉膛中的烟气在加热工件后，温度仍然较高，为了减少能耗，应设法降 低排烟温度。 可用多层丝网叠合组成的多孔体把工件和燃烧器都包围起来。由于丝网 所包围的体积远小于炉膛体积，因此增加了火焰对工件的直接辐射；而 多孔体吸收火焰辐射能后温度较高，也将向工件发射较多的辐射能并反 射火焰的辐射能，工件区域的温度提高更快，工件受热更为均匀。而流 过多孔体后的烟气温度将比原来没有多孔体时明显降低。 加装多孔体后，可以减少高温燃气对炉壁的辐射和对流换热，降低壁面 温度，减少炉膛壁面散热损失。实验表明，单是一层不锈钢丝网即可使 壁面对流换热系数降低25-50%，辐射换热降低20％左右。
第六节 强化传热的途径
第六节强化传热的途径强化传热指的是用较小的设备传递较多的热量，也就是说要使热交换器单位传热面积的传热速率Q越大越好。
随着科学发展，对换热设备的要求也愈来愈高，要求它能适应很高的热通量，或者能适应很低传热温差。
因此提高设备的换热能力，研制新型的高效率的热交换器，是工业生产的一个重要课题。
由总传热方程Q=KA△t m可知，增大传热总系数K、传热面积A或传热平均温度差△t m,都能使传热速率Q增加。
因此，强化传热的措施要从这三方面来考虑。
一、增大传热面积A传热速率与传热面积成正比，传热面积增加可以使传热强化。
需要注意的是，只有热交换器单位体积内传热面积增大，传热才能强化。
这只有改进传热面结构才能做到。
例如，采用小直径管，或采用翅片管、螺纹管等代替光滑管，可以提高单位体积热交换器的传热面积。
我国浮头式热交换器系列由φ25管改为φ19管后，在壳径D=500～900mm时，传热面积可增加42%，单位传热面积的金属消耗量可降低21～31%。
一些新型的热交换器，象板式、翅片式在增大传热面积方面取得了较好的效果。
列管式热交换器每立方米体积内的传热面积为40～160m2,而板式热交换器每立方米体积内能布置的传热面积为250～1500m2,板翅式更高，一般能达到2500m2,高的可达4350m2以上。
二、增大传热温度差△t m增大传热温度差是强化传热的方法之一。
传热温度差主要是由物料和载热体的温度决定的，物料的温度由生产工艺决定，不能随意变动，载热体的温度则与选择的载热体有关。
载热体的种类很多，温度范围各不相同，但在选择时要考虑技术上可行和经济上合理。
例如，水蒸汽是工业上常用的加热剂，如前所述，水蒸汽有许多优点，但水蒸汽作为加热剂使用其温度通常不超过180℃。
蒸汽温度到200℃时，温度每上升2.5℃就要提高一个大气压，到250℃时，温度每上升1.3℃时就会提高一个大气压。
使用高压蒸汽会使设备庞大，技术要求高，经济效益低，安全性下降。
基于场协同原理的强化传热新视角
基于场协同原理的强化传热新视角【摘要】传热是热力学的重要研究领域，传热效率的提高对于工程技术和能源利用具有重要意义。
基于场协同原理的强化传热新视角为传热研究提供了新的思路和方法。
本文从介绍传热研究的重要性和基于场协同原理的强化传热新视角入手，探讨了场协同原理在强化传热中的应用、传热传质过程的场协同效应分析、基于场协同原理的传热机理研究、场协同对传热效率的提升以及场协同原理在燃料电池传热中的应用等内容。
结论部分指出场协同原理能够有效提高传热效率，为强化传热研究提供了新的思路。
场协同原理的应用将为工程领域的传热问题带来新的发展方向和挑战，值得深入研究和探讨。
【关键词】传热研究、基于场协同原理、强化传热、传热机理、传热效率、燃料电池、场协同效应。
1. 引言1.1 介绍传热研究的重要性传热是热动力学研究的一个重要领域，其在工程学、物理学、化学工程等领域中具有广泛的应用。
传热研究的重要性在于其能够帮助我们更好地理解物质的热传递规律，从而优化热工系统的设计和运行。
通过传热研究，我们可以提高能源利用效率，减少能源消耗，保护环境，促进可持续发展。
传热是许多工程问题的关键，比如在空调系统中的热交换、发电厂的燃烧过程、化工反应器的热传递等都需要传热知识的支持。
传热研究不仅仅是学术领域的重要研究内容，更是产业界的迫切需求。
通过不断深入的传热研究，我们可以不断拓展传热领域的应用范围，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
1.2 介绍基于场协同原理的强化传热新视角传热是热科学中的一个重要领域，其研究对于工程实践和科学理论都具有重大意义。
随着科学技术的不断进步，人们对于传热过程的理解也在不断深化。
基于场协同原理的强化传热新视角，为传热研究提供了全新的思路和方法。
场协同原理是指在传热过程中，通过不同场之间的相互作用和协同效应，实现传热效率的提高和传热性能的优化。
这一理论探讨了传热过程中各种场之间的相互关系，如温度场、压力场、流体场等，通过优化这些场的协同效应，实现传热过程的强化和提高效率。
化工过程强化方法与技术
化工过程强化方法与技术化工过程强化方法与技术是指通过改进传统的化工生产工艺，优化操作条件或引入新的反应方式、设备及材料，以提高化工生产效率、降低成本、减少能源消耗、提高产品质量等方面的技术方法。
一、传质和传热强化技术：1. 使用增加传质或传热表面积的设备，如换热器中使用高效传热管、塔板换热器、螺旋板换热器等。
2. 使用增加气液接触面积的设备，如气体液体剥离塔、几何构造复杂的填料塔等。
3. 引入新的传质或传热方式，如膜分离、吸附等。
4. 使用新型传质介质和传热介质，如多孔陶瓷、导热油等。
二、反应强化技术：1. 采用微反应器技术，将反应器缩小到微米或亚微米尺度，具有高传质、高热传导和高比表面积的特点，可以实现快速而均匀的反应。
2. 引入催化剂或催化剂载体，可以提高反应速率和选择性，如固定床催化剂、流化床催化剂等。
3. 采用固体颗粒床反应器，可实现均匀流动和高传质传热效果，提高反应速率和选择性。
4. 使用超临界流体作为反应介质，具有高溶解度、快速可逆反应、调节反应温度和压力等优点。
三、能量强化技术：1. 使用节能设备和工艺，如低温制冷、废热回收利用等。
2. 引入电场、磁场、声波等外场作用于反应体系，提高反应速率和反应选择性。
3. 采用多级热交换器和热泵等技术，实现热能的高效转换和利用。
四、流体力学强化技术：1. 设计和优化反应器内部结构和流态参数，如搅拌器形状和运行参数，以提高传质传热效果。
2. 采用多相流体动力学模型和计算流体力学模拟等方法，优化反应条件和设备结构，提高反应效果。
五、智能化和自动化技术：1. 应用先进的计算机控制和数据处理技术，实现对化工过程的智能和自动化控制，提高生产效率和产品质量。
2. 配备在线检测和监控设备，实时监测反应条件和产品质量，及时调整操作参数。
这些强化方法和技术的应用可以提高化工过程的效率和经济性，减少对环境的影响，促进化工工业的可持续发展。
强化传热的方法原理及应用
强化传热的方法原理及应用引言强化传热是一种提高传热效率的方法，它可以在不增加传热面积的情况下增加传热速率。
在许多工程和科学领域中，强化传热被广泛应用，如石油化工、核能工程、食品加工等。
本文将介绍几种常见的强化传热方法，并详细解释它们的原理和应用。
1. 使用导热剂增强传热导热剂是一种能够传递热量的物质，通过选择合适的导热剂可以增强传热效果。
常用的导热剂有液体、气体和固体等。
导热剂的选择要考虑其传热性能、安全性和成本等因素。
•液体导热剂：液体导热剂具有较高的导热性能和流动性，可广泛应用于换热设备中。
常见的液体导热剂有水、有机液体和矿物油等。
•气体导热剂：气体导热剂适用于一些特殊工艺，如高温换热和气体传热。
常用的气体导热剂有空气、氮气和氢气等。
•固体导热剂：固体导热剂具有优良的导热性能和稳定性，适用于高温、高压和易燃的工艺。
常见的固体导热剂有金属、陶瓷和载热盘等。
2. 使用增强换热表面换热表面的结构和形状对传热效率有重要影响。
通过改变换热表面的形态和表面特性，可以增加传热面积和传热速率。
•换热增强剂：换热增强剂是一种可以增加换热表面粗糙度的物质，常见的换热增强剂有翅片、肋片、孔洞和螺旋管等。
这些增强剂可以增加传热表面的有效面积，从而提高传热效果。
•换热增强技术：除了增加换热表面粗糙度外，还可以通过其他方式增强换热效果。
例如，采用湍流流动、喷雾冷却和聚焦太阳能等技术可以改变传热表面的流动模式，增强传热效果。
3. 使用传热增强器件传热增强器件是一种可以改变传热介质流动状态的装置，通过改变流动状态来增强传热效果。
•钳流器：钳流器是一种可以制造涡流效应的装置，可以增加传热介质的湍流程度。
通过将钳流器置于传热介质的流动路径上，可以产生涡流，增强传热效果。
•换热螺旋管：换热螺旋管是一种将流体带到螺旋孔中来增加流体流动路径长度的装置。
在换热螺旋管中，流体沿着螺旋孔流动，增加了传热介质与换热表面的接触时间，提高了传热效率。
强化传热技术及高效节能设备(华谊交流)
一、换热设备的强化传热技术
2
1 换热器的强化传热技术
近20年来，石油、化工等过程工业得到了迅猛发展。 各工业部门都在大力发展大容量、高性能设备，因此要求 提供尺寸小、重量轻、换热能力大的换热设备。 特别是始于20世纪60年代的世界能源危机，加速了当 代先进换热技术和节能技术的发展。强化传热已发展成为 第二代传热技术，并已成为现代热科学中一个十分引人注 目的、蓬勃发展的研究领域。 主要介绍工业化应用的、相对比较成熟的管壳式换热 器无功强化传热技术。
×100
表面多孔管结构图
18
表面多孔管
强化传热机制
性能曲线对比
19
3.1 强化传热管元件
9） T形翅片管 T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热 管。其结构特点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道 。管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核，由于在 隧道腔内处于四周受热状态，气泡核迅速膨大充满内腔， 持续受热使气泡内压力快速增大，促使气泡从管表面细缝 中急速喷出。气泡喷出时带有较大的冲刷力量，并产生一 定的局部负压，使周围较低温度液体涌入T型隧道，形成持 续不断的沸腾。
8
3 管壳式换热器的强化传热技术
管壳式换热器的传热强化研究包括管程和壳程两侧的传 热强化研究。通过强化传热管元件与优化壳程结构实现。 3.1 强化传热管元件 改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各 种形状的插入物。改变传热面的形状有多种，其中用于强化 管程传热的有：螺旋槽纹管、横纹管、螺纹管、缩放管、旋 流管和螺旋扁管等。 另外，也可采用扰流元件，在管内装入麻花铁，螺旋圈 或金属丝片等填加物，亦可增强湍动，且有破坏层流底层的 作用。
菱形翅片管结构图
15
3.1 强化传热管元件
热交换设备传热强化技术的新进展
维普资讯
几种 ：对无 相变 的流体 ，可采 用提 高流体流速并减小污垢热
协 同原理 可以发展系列 的传热 强化 与控制 的新 方法 和新 技
术。
序号
．
现有传热强化理论
传热强化的场协同原理
分类研究 ， 分别研究不同对流 基于热 流场和 速度场 的协 同 ， 换热形式 的换热 规律 。 研究对流换热 的统一规律。
其定义为 ： Ｆ 数值的大小 ，反映了某个对流传热过程整体上的协 同 ｃ
程度 。 反映某个对流换热过程 中局部 区域 的场 协同程度 ，可用
定 能量的条件下尽 可能多地传递为某 种过程所 需 的热量 。 自２ ０世纪 ７ ０年代以来 强化传 热成 为国内外传热学界研究 的
该 区域的速度与温度梯度 的局部夹角 Ｂ来 判别 。其协同性 体
阻， 增大 流体对传 热表面 的冲刷 ， 采用粗糙表 面 （ 主要 用于湍 流情况 ） 或产生涡流或造成 湍流 （ 主要用于层流情况 ） 来破坏 流体流动边界层 ， 减薄层流底层 的办法 。对有相变 的流 体 ， 对 于冷凝传热多从减薄传热面上的冷凝膜厚度考虑 ，对于沸腾
（ 无源强化 ） 及主动与被动两种方式的混合强化 。 １ 传热强化的场协 同原理 ． ２ 对换 热物理现 象 的认 识往 往要 经历 长时 间 的探 索与研
究， 随着强化传热技术研究 的发展 ， 在传热理论方 面出现 了新 的概念 和思路 ， 中场协 同原理的创建 是重要方面之一 。 其 （） １ 场协同原理 。１９ ９８年我 国学者过增元院士等对边界 层型的流动进行 能量方程的分析 ，从流场 和温度场相互配合 的角度重新审视 对流换热机制 ，在此基础 上提出了换热强化
强化传热传质的现状与展望
强化传热传质的现状与展望摘要：强化传热传质、增强或强化的科学与工艺已成为传热科学与工程许多方面的重要组成部分。
强化传热传质方面的文献综述参考了上千篇文献，其数量仍在上升。
这就带来了一个适当设计及应用信息传播的挑战。
为了给出这一重要科技现状的总览，本文陈述及评论了强化技术各分支近几年具有代表性的发展。
本文献从被动强化技术、主动强化技术及复合强化技术几方面阐述。
关键词：调研，单相流，流动沸腾，冷凝，结垢相关术语：CHF 临界热通量, [W/m2] Pr 普朗特数D 凹坑或压痕的直径, [m] q, q w壁面热流, [kW/m2]d 管或道的内径, [m] Re 雷诺数e 波纹或粗糙高度, [m] ΔT sat 壁面过热度, [K]H 180°扭距, [m] y 纽带的扭角(管内径的180°扭距)L 管内流动长度, [m] P翅片管翅片间的轴向间距[m]MHF 最小热流或莱顿弗罗斯特点[W/m2]希腊符号：δ凹坑或压痕的深度[m]θ液-固界面接触角，[度]1.引言关于强化热交换的第一篇已知论文可能是早在150年前由焦耳（1861）年所发表的。
此后，该专业领域在萌芽阶段发展缓慢，但在1950年以后得到了迅猛发展。
图1显著描绘出这一领域出版物数量的增长。
本汇编（Manglik、Bergles，2004年；Bergles 等人，1983）基于一个对期刊论文、会议论文和科技报告(不含专利)的手工搜索①。
①电子或基于网络的搜索，鉴于越来越复杂的互联网搜索引擎，虽然预期高产但实际受限于其效率。
搜索所生成的清单中有时需对错误引用进行移除或增添纰漏进行手动审核，有时疏漏或所包含的不正确引用可能是十分重大的。
关于电子搜索局限性的讨论在这篇文章的后半部分进行阐述并给出搜索结果的样例。
含有一些质量交换方面的相对数量较小的论文，作为热交换技术可增强质交换且反之亦然的一个提醒。
每年发表超过约400份出版物（Manglik and Bergles，2004），强化热交换是目前科研发展的一个主要部分。
强化传热的例子
强化传热是指通过各种方式来提高传热过程的效率和速度。
以下是一些关于强化传热的例子：
1. 换热器设计优化：在换热器中，通过改进流体的流动分布、增加传热表面积和优化管道结构等方式，可以提高传热效率。
例如，采用螺旋肋型管或增加片翅片数量，可以增大传热面积并增强对流传热。
2. 相变传热技术：利用物质的相变（如液体-气体相变）过程，可以实现更高效的传热。
例如，蒸发器和冷凝器中的相变传热过程常用于制冷和空调系统中，能够实现快速的热交换。
3. 高效导热材料：使用导热性能更好的材料作为热传导介质，可以提高传热速率。
例如，铜、铝等金属具有良好的导热性能，常用于制造散热器和热交换器以促进热量传递。
4. 空气增压技术：在气体传热过程中，通过增压将空气强制送入传热区域，可以加快传热速率。
这种技术常用于燃烧设备、烘干设备等领域，以提高能量利用效率。
5. 渦流增强传热技术：通过设计具有特殊结构的表面，如螺旋状或条状的凹凸纹理，可以增加流体在传热表面上的湍流运动，
从而增强对流传热的效果。
这种技术常用于换热器和燃烧室中，以提高传热效率。
这些例子只是强化传热的一部分应用，实际上还有许多其他技术和方法可用于提高传热过程的效率。
强化传热的目的是通过优化传热条件和传热界面，提高热量传递的速度和效率，从而实现更有效的能量转移和利用。
管壳式换热器的强化传热技术及展望
提 高液 体 的导热 系数 的一种 有 效方式 是 在液体
中添加金属 、 非金属或 聚合物 固体粒 子。由于固体
１ ・ 究 与 应 用 ・ ８ 研
纺织机械
２１ ０ ２年 第 １ 期
得 导流筒成 斜 口形 状 ， 证 流体 沿 周 向均匀 进 入 壳 保
体 ， 图 ２所示 。这种 结 构 基本 可 以克 服 等直 导 流 如 简 装置存 在 的介 质进 入 壳 程 时 流 体 阻 力 不 同 的缺
图 １ 多孔 介质 材 料 及 空 隙 表 面
减少传热死区及防止进 口段可能 出现的流体振动。
夹套 式 变 截 面 导 流 筒 折 流 杆 换 热 器 由杆 圈 （ 栅 、 杆
１ ３ 流 动 介质 强化换 热 ］ ．
圈） 支撑 、 变截面导流筒 与夹套三个元件组合而成。
在很 大程 度上 ， 套 式 变 截 面 导 流简 装 置 是对 传 统 夹 的导 流筒 结构 的简 化 。该 装 置 采 用 变截 面结 构 ， 使
时可提高 流速 ， 利 于 在较 低 处 理 量 ： 下 纵 流 壳 有 Ｉ 况
程换 热器 传热性 能 的提 高 。 ３ ２ ４ 流量变 化 时 ， 同直径 的管 内传 热 系数 的变 ．． 不 化是不 同 的 ， 其 是 在 流 量 突 降 ， 内 的 流璇 足 尤 管
点 ， 流体能 够 比较 均 匀 的进 入 壳 程 。工业 实 际应 使 用证 明 ： 与传 统折 流板换 热器 相 比 ， 该新 型纵流 壳程 换 热器 的综合 指 标 ａＡ ／ ｐ提 高 了 ５ ％左 右 ， 备 重 ０ 设 量减 轻 了 ２ ％－４ ％。同时传 热 效 率 大 幅度提 升 。 ０ － ０ 目前 ， 该新 型纵 流壳 程 换 热器 已广 泛 应用 于 各 种 生 产实 践 中 ， 时取得 了显著 的经济 效益 和社会 效益 。 同
新型高效换热器的技术进展及其应用探析
新型高效换热器的技术进展及其应用探析摘要：换热器是化工、石油和制药等多种行业必备设备，同时也是这些行业中运用最广的单元设备，所以其对化工、石油和制药等行业在现代社会中的发展起着尤为重要的作用。
而为了保证新型高效换热器更好的为各个行业服务，本文针对信心高效换热器的技术进展及其在现实生活中的应用进行探索和讨论，并简述的国内外所开发的各种高效换热器的研究进展，为国内的对新型高效换热器的应用而提供思路和可行路径。
关键词：新型高效；换热器；换热器有被人们称之为热交换器，其是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，其在化工、石油和制药等行业中占据着重要的地位，甚至是无法离开换热器而存在。
因为换热器的应用极为广泛，并且有自己的特点，比如说：在化工生产过程中，换热器的存在可以作为加热器、冷凝器、蒸发器等存在。
所以说换热器对各个行业在现代生活中的发展极为重要。
因此企业需要尤为重视换热器对时代发展的作用及意义，并深入分析其对现代科技设计的发展所做出的贡献，如：强化热传递的发展、改变手工计算设计的方法等。
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，同时也是提高能源利用率的主要设备之一，并且根据研究统计，换热器在石油和化工领域所占市场份额最大，其所占总投资的40%左右。
但是国内的换热器都还存在一定的问题，如：国内换热器绝大多数都采用了传统结构的形式，进而导致换热器存在效率低和流体阻力大等缺陷，进而限制了换热器在国内的发展。
但是对于国内各个化工、石油等行业的发展，以及生产装置容量的逐渐扩大，原有的换热器已经不再适用于企业的生产需求。
而为了有效推进各个行业的发展，而有效降低企业的能耗，并为企业提供最大的经济效益，新型高效换热器的技术研究已经迫在眉睫。
一、国内外换热器的分类由于介质、工况、温度、压力的不同，进而导致换热器的出现了很多的种类，比如说：根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式等多种形式，如：夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器和喷淋式换热器等。
传热过程的强化措施
传热过程的强化措施
传热过程的强化措施是指通过一系列技术手段，提高传热效率，实现节能减排的目的。
在工业生产中，传热过程占据了很大的比重，因此强化传热过程是非常重要的。
一、增加表面积
增加表面积是传热过程的一个重要强化措施，该方法主要是通过改变热交换器的形状、结构等，使热交换面积增加，从而提高传热效率。
例如，在换热器中增加管束，减小管子的直径，可以增加传热面积，提高传热效率。
二、增加传热物质的流速
增加传热物质的流速也是传热过程的另一个强化措施。
在传热器中，当传热物质的流速增加时，可以增加传热表面积的利用率，从而提高传热速率。
但是，需要注意的是，流速过大会造成传热物质的流体阻力增大，因此要掌握恰当的流速。
三、提高传热物质的传热系数
提高传热物质的传热系数是强化传热过程的另一个重要措施。
传热系数的大小会直接影响传热速率，因此提高传热系数是提高传热效率的关键。
可以通过增加传热物质与壁面的接触面积，改变传热物质的流动状态，采用新型导流板等方法来提高传热系数。
四、利用辅助传热设备
利用辅助传热设备也是强化传热过程的一种有效方法。
例如，直接注入高速气流，采用微波辐射加热等方法来提高传热速率，这些设备可以有效地改善传热过程的传热条件，提高传热效率。
总之，强化传热过程是一个提高传热效率的重要措施，在寻求经济、高效、可靠的传热方式方面，有着重要的意义。
大家应当结合实际情况，选择恰当的强化手段，提高传热效率，实现资源节约和环保减排的目标。
强化传热的途径及应用
强化传热的途径及应用强化传热是指通过改变传热介质以及传热方式，提高传热速率和效率的技术手段。
在许多领域中，如能源、材料、环保、化工等，都有广泛的应用。
以下将详细介绍强化传热的途径及应用。
一、增大传热面积1. 翅片传热：通过在传热面上添加翅片，增大传热面积，提高传热效率。
翅片传热广泛应用于换热器、冷凝器等金属热交换器中。
2. 换热管束：将多根换热管进行编织、组合，形成换热管束，增大传热面积。
换热管束被广泛应用于提高换热器的传热能力，如汽轮机末级预热器、蒸汽发生器等。
二、改变传热介质1. 晶化传热：将传热介质改为固体晶体，通过晶体生长和相变的过程，实现传热增强。
晶化传热可以应用于冷却系统、冷凝器中。
2. 相变传热：利用传热介质的相变过程，实现传热的强化，如蓄热材料的相变传热可以应用于太阳能蓄热器，高温储热等领域。
三、改变传热方式1. 振动传热：通过对传热面的振动，实现传热方式的改变，振动传热可应用于换热器、蒸发器等领域。
2. 射流传热：利用高速射流对流体进行冷却或加热，实现传热效果的提高，射流传热可以应用于煤气轮机等领域。
四、应用实例1. 高效换热器：在化工、能源领域中，高效换热器被广泛应用于提高传热效率和能源利用率。
如换热管束、翅片传热技术等，可以用于提高工业锅炉、空气处理设备、石油化工等设备的传热效率。
2. 太阳能热水器：在太阳能领域中，太阳能热水器是一种利用太阳能进行加热的设备。
通过强化传热技术，如相变传热、晶化传热等，可以提高太阳能热水器的传热效率和热水供应能力。
3. 电子散热：在电子器件散热领域，通过振动传热、射流传热等技术手段，可以提高电子器件的散热效率，减小电子器件的温度，提高工作稳定性。
4. 超导体散热：在超导体领域中，超导体的制冷是关键的技术问题。
通过应用振动传热、相变传热等技术手段，可以提高超导体的制冷效率和稳定性。
总结起来，强化传热的途径及应用多种多样，涉及的领域广泛。
通过增大传热面积、改变传热介质、改变传热方式，可以提高传热效率和热交换设备的传热能力。
热交换器分类
热交换器分类热交换器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普及，特别是耗能量较大的领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多，适用于不同介质、不同工况、不同温度以及不同压力的换热器其结构和型式亦不相同，换热器种类随新型、高效换热器的开发不断更新，具体分类如下：一、按原理分类：1、直接接触式换热器这类换热器的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量，实现传热，接触面积直接影响到传热量，这类换热器的介质通常一种是气体，另一种为液体，主要是以塔设备为主体的传热设备，但通常又涉及传质，故很难区分与塔器的关系，通常归口为塔式设备，电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。
2、蓄能式换热器（简称蓄能器）这类换热器用量极少，原理是热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之到达传热量的目的。
3、间壁式换热器这类换热器用量非常大，占总量的99%以上，原理是热介质通过金属或非金属将热量传递给冷介质，这类换热器我们通常称为管壳式、板式、板翅式或板壳式换热器。
二、按传热种类分类1、无相变传热一般分为加热器和冷却器。
2、有相变传热一般分为冷凝器和重沸器。
重沸器又分为釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸发器、蒸汽发生器、废热锅炉。
三、按传热元件分类1、管式传热元件（1）浮头式换热器（2）固定管板式换热器（3）填料函式换热器（4）U型管式换热器（5）蛇管式换热器（6）双壳程换热器（7）单套管换热器（8）多套管换热器（9）外导流筒换热器（10）折流杆式换热器（11）热管式换热器（12）插管式换热器（13）滑动管板式换热器2、板式传热元件（1）螺旋板换热器（2）板式换热器（3）板翅式换热器（4）板壳式换热器（5）板式蒸发器（6）板式冷凝器（7）印刷电路板板换热器四、非金属材料换热器分类（1）石墨换热器（2）氟塑料换热器（3）陶瓷纤维复合材料换热器（4）玻璃钢换热器五、空冷式换热器分类（1）干式空冷器（2）湿式空冷器（3）干湿联合空冷器（4）电站空冷器（5）表面蒸发式空冷器（6）板式空冷器（7）能量回收空冷器（8）自然对流空冷器（9）高压空冷器（10）穿孔板换热器六、按强化传热元件分类（1）螺纹管换热器（2）波纹管换热器（3）异型管换热器（4）表面多孔管换热器（5）螺旋扁管换热器（6）螺旋槽管板换热器（7）环槽管换热器（8）纵槽管换热器（9）螺旋绕管式换热器（11）T型翅片管换热器（12）新结构高效换热器（13）内插物换热器（14）锯齿管换热器换热器的种类繁多，还有按管箱等分类，各种换热器各自使用与某一种工况，为此应根据介质、温度、压力、使用场合不同选择不同种类的换热器，扬长避短，使之带来更大的经济效益。
节能型空气循环系统
节能型空气循环系统第一部分空气循环系统概述 (2)第二部分节能型空气循环原理 (4)第三部分系统设计要素分析 (6)第四部分高效能组件选择 (8)第五部分智能控制系统应用 (12)第六部分运行效率优化策略 (16)第七部分环境影响与评估 (20)第八部分未来发展趋势探讨 (22)第一部分空气循环系统概述节能型空气循环系统摘要：随着全球能源危机的加剧，节能减排已成为当今社会发展的主要趋势。
空气循环系统作为建筑环境控制的重要组成部分，其节能性能直接影响到整个建筑的能耗水平。
本文将简要介绍空气循环系统的原理、分类及节能技术，并探讨其在现代建筑中的应用与发展前景。
一、空气循环系统概述空气循环系统是一种用于维持室内空气质量和温度的机械装置，通过不断地对室内空气进行加热、冷却、加湿或除湿处理，以满足人体舒适和健康需求。
该系统主要由空气处理设备、风道系统和末端装置组成。
空气处理设备负责实现对空气的温湿度调节；风道系统将处理后的空气输送到各个房间；末端装置则根据需要分配空气至室内空间。
二、空气循环系统的分类按照空气处理方式的不同，空气循环系统可分为集中式、半集中式和全分散式三种类型。
集中式系统采用集中空气处理机组对空气进行集中处理，然后通过风道输送至各个房间；半集中式系统则在每个房间内设置小型的空气处理设备，如风机盘管，以实现局部空气调节；全分散式系统则完全摒弃了风道系统，每个房间都配备独立的空气处理设备。
三、节能技术及其应用1.变频驱动技术变频驱动技术通过对空气循环系统中风机和压缩机的转速进行实时调节，以达到节能目的。
当室内负荷较低时，系统可以降低风机和压缩机的转速，从而减少能耗。
据统计，采用变频驱动技术的空气循环系统可比传统系统节能约 30%。
2.热泵技术热泵技术利用外界低品位热能（如空气或水）来制取高品位热能，从而实现空气的加热或冷却。
与传统电加热方式相比，热泵技术在制热过程中可节省约 50%的能耗。
此外，热泵技术还可以应用于制冷过程，进一步提高系统的能效。
换热器综述5篇
换热器综述5篇第一篇：换热器综述换热器的综述前言随着换热器在工业生产中的地位和作用不同，换热器的类型也多种多样，不同类型的换热器各有优缺点，性能各异。
在换热器设计中，首先应根据工艺要求选择适用的类型，然后计算换热所需传热面积，并确定换热器的结构尺寸。
换热器按用途不同可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器、再沸器、深冷器、过热器等。
换热器组内的传热过程目的一般可以分为两类: 一类是为了热功转换, 另一类是为了加热或者冷却物体.相应地, 传热过程也包含熵产最小以及火积耗散极大这两种不同的优化原理.通过分析换热器组内的传热过程, 并在一定约束条件下利用不同的原理对换热器组的面积分配进行优化, 得出熵产最小原理适用于包含在热力循环中的换热器优化问题, 而火积耗散极大原理则更适合分析仅涉及传热过程的换热器优化问题.并且, 在使用熵产最小原理优化热力循环中的换热器时, 除了需要考虑冷、热端换热器产生的熵产外, 也应考虑乏汽排放到外部环境引起的熵产.在换热器的设计中，很多因素都将影响到换热器的设计是否优化合理、安全可靠，是否能正常运转、高效耐用。
本文通过对管壳式换热器设计的综述，增强对换热器设计环节的重视与考虑，使设计更加准确、完善。
一、换热器 1.1换热器的介绍换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。
换热器被应用于超过 80%的能源利用系统, 它是热能和化工等工程领域中最重要的设备之一.因此, 提高换热器的换热性能通常被认为是提高能源利用效率的关键因素之一.经过长期的不懈努力,科研人员已经提出了多种不同的主动/被动式强化换热技术来提高换热性能。
在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。
这些过程均和热量传递有着密切联系，因而均可以通过换热器来完成。
随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
花隔板换热器与折流板换热器综合性能K/Δp比较图
由图可知，在壳侧流体体积流量相同的情况下， 花隔板换热器的综合性能K/Δp 比折流板换热器综合性能K/Δp高10％～30％。
采用其它支撑结构
杆式支撑结构 空心环支撑结构 管子自支撑结构
为了解决传统折流板换热器因流体横掠 管束所引起的诱导振动，出现了杆式支撑结 构，即所谓的折流杆换热器。其主要特点是： 壳程不再设置折流板，而由折流杆组成的折 流圈来代替折流板，它既对管子起支撑作用， 又对流体起扰动作用，藉以达到强化传热的 目的。
花隔板的试验研究
换热器壳体尺寸为Φ159mm×5mm， 为标准生产件。换热管尺寸 Φ16mm×0.8mm，材料为铬镍钢，有效 换热长度是1473mm，隔板采用拉杆固定， 共4根拉杆，拉杆外径为12mm。花隔板共 8块，板间距为170mm，花隔板芯体中换 热管采用正方形布置，管间距为20mm。 壳侧进口与第一块隔板间距为175mm。两 块花隔板旋转的角度为90°。
强化传热技术 及新型热交换器
换热器是实现热交换过程的设备。它广 泛应用于电力、化工、炼油、制冷、低温、 冶金、建材、环保、航天、航空、食品、 轻工、医药等部门，是量大面广的通用设 备。以石油化工为例，各种换热器重量占 工艺设备总重的40%。在年产30万吨的乙 烯装置中，各种换热器达300-500台。
改进板式支撑结构
双弓形及多弓形折流板 螺旋折流板 整圆形隔板 花隔板
折流板与折流型式-2
折流板与折流型式-3
螺旋折流板是将传统的垂直弓形板换成螺旋状 或近似于螺旋状的折流板，折流板与换热器壳体的 横断面有一个倾斜角度，从而使流体在壳程沿螺旋 通道流动
将壳程流体由横掠管束改为纵掠管束就能 完全消除流动死区并防止管子产生诱导振动。 但众所周知流体横掠管束的换热高于纵掠管 束。因此为了实现流体纵掠管束并使换热得 以强化，就出现了各种整圆形隔板。最初出 现的整圆形大孔隔板就是在圆形隔板上钻比 管子大的圆孔，既让管子通过，又有足够的 间隙让流体通过。
这种整圆形隔板制造方便、因流体纵掠管束流动阻 力小、可适当提高壳侧流速以增强壳侧的换热；管 内外流体亦可布置成全逆流式，以增大传热温差。 此外由于管壁与孔板之间的环形间隙对流体可产生 射流作用，既增强了传热，又使管壁不易结垢。但 采用整圆形大孔隔板不但增大了换热器的直径，而 且由于管子缺乏支撑，管束的抗振能力很差。
减少诱导振动的措施有：
1）降低横掠管束的流速；
2）提高传热元件的固有频率，如增加管壁厚度、减少管 子跨度等。
显然，这两个措施是矛盾的。若要减少管子跨度，就需增 加折流板的数目。而折流板的数目增加，又会使横掠管束 的流速增加。此时为减小流速，就只有增加壳体的直径， 而且流速降低会使换热系数下降。
最有效的防止诱导振动的方法是使流体由横掠管束改为纵 掠管束。但纵掠管束的换热系数又不如横掠管束。这也是 一对矛盾。这也正是新型折流杆管壳式换热产生的背景。
换热器研究进展主要反映在：
（1）将壳程强化传热技术应用于管壳式换热器 （2）在换热器中采用各种异形管和异形翅片管 （3）利用诱导振动强化换热器中的换热过程 （4）将蜂窝陶瓷用于蓄热式换热器中
管壳式换热器
典型两流程固定管板式管壳式换热器
三流程管壳式换热器
四流程管壳式换热器
浮头式管壳式换热器
U形管管壳式换热器
漏流损失
主流 壳间的间隙漏流 折流板孔隙漏流
流体横掠管束引起诱导振动的原因：
1）漩涡脱落； 2）紊流抖振； 3）流体弹性激振。
紊流能谱及其响应：
流体横掠速度与振动振幅：
诱导振动对换热器的损伤主要表现在：
1）管子互相碰撞，当管子振动振幅大到足以使相邻管子经 常撞击时，就会使管壁磨损变薄，直至破坏；
2、改变壳程挡板或管间支撑物，以减小或消除壳程 流动和传热的滞留死区，使传热面积得到充分利用。
折流板也有不同的形式，由于折流板形式 不同，壳侧折流的情况也不一样。
折流板与折流型式-1
折流板的作用：
1）作为管子的支撑结构； 2）使壳侧流体提高流速并横掠管束，从 而强化传热。
折流板的缺点：
1）壳侧流动阻力大； 2）存在流动死区和折流板孔隙的漏流， 使实际传热效果低于理论值； 3）引起诱导振动，从而导致管子断裂。
花隔板是我们在整圆形隔板的基础上提出的一种新 型壳侧支撑结构。所谓花隔板是在圆形隔板的四个 象限的某一象限或两个象限（最多三个象限）上开 有管孔，作为管束支撑，而未开管孔的象限则是空 的，或钻有很大的孔，作为流体的通道。花隔板交 替布置，相邻两块隔板的空缺部分相差一个相同的 角度，即后一块隔板相对于前一块隔板绕中心轴线 顺时针或逆时针旋转一个角度，此角度可以是30°， 60°或90°等，如此往复。这样的结构就可以使流 体在纵向流动的同时发生偏转以达到强化换热的目 的。这种结构的最大优点是既能强化换热，又简化 了换热器的制造。
为了改进整圆形大孔隔板的不足，出现了带小 孔的整圆形隔板，即在管孔之间开小孔，使传热流 体由小孔通过，这样就不用增大壳体的直径。但带 小孔的整圆形隔板管子和管孔之间的间隙很容易结 垢，引起腐蚀。为了克服这一缺陷，出现了矩形孔、 梅花孔等异形孔的整圆形隔板。
当隔板间距为50mm时，梅花孔板的传热系数 是矩形孔板的1.5~1.6倍
管壳式换热器
典型折流板管壳式换热器有不同的管子 排列方式。 正方形排列
三角形排列
三角形排列
在管壳式换热器中与管内的换热相比，壳程的换热往 往要弱得多，因此强化壳程的换热就显得很重要。
强化壳程的换热的途径有两种：
1、改变管子的外形或在管外加翅片，即通过管子形 状和表面特性的改变来强化传热,如螺旋槽管、横纹管、 外翅片管等；
2）管子与折流板孔壁因振动而不断撞击，从而引起管子破 裂；
3）振动使管子与管板连接处受到很大的应力，久而久之就 造成胀接和焊接点因应力而损坏，并造成接头泄漏；
4）管子因振动反复弯折而引起应力疲劳，长时间连续振动 就会导致管子破裂；
5）振动引起应力脉动，会使管材中的微观缺陷扩展，直至 产生裂纹。
诱导振动的少与防止